动态监测血清caspase-3和NSE在新生儿缺氧缺血性脑病诊治中的价值

郭映辉，李　梅，刘新光，闫　红

(河北省儿童医院检验科，河北 石家庄 050031)



·论著·

动态监测血清caspase-3和NSE在新生儿缺氧缺血性脑病诊治中的价值

郭映辉，李梅*，刘新光，闫红

(河北省儿童医院检验科，河北 石家庄 050031)

目的动态监测不同患病程度、不同病程阶段缺氧缺血性脑病(hypoxic-ischemic encephalopatly,HIE)新生儿半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(caspase-3)和神经元特异性烯醇化酶(neuron specific enolase,NSE)水平变化及临床意义。方法随机选取明确诊断为HIE的患儿67例，轻度HIE 23例，中度HIE 23例，重度HIE 21例，另选20例同期分娩正常足月的新生儿为对照组。各组新生儿均在出生后第1天、第3天和第7天采集股静脉血，测定血清caspase-3和NSE水平的变化。结果各组caspase-3水平在第1天、第3天和第7天均呈先升高后降低的趋势，但对照组升高和降低的幅度很小，而轻度HIE组、中度HIE组和重度HIE组升高和降低的幅度较大，病情越重波动越大；对照组和轻度HIE组NSE水平呈先升高后降低的趋势，但中度HIE组和重度HIE组NSE水平呈逐渐下降趋势；4组caspase-3和NSE水平组间、时点间、组间·时点间交互作用差异均有统计学意义(P<0.01)。结论caspase-3和NSE均参与了HIE的病理生理过程，其浓度水平与HIE患儿病情的轻重和病程进展有关，病情越重血清中2项指标水平越高。动态观测2项指标变化趋势，将有助于HIE的早期诊断、病情监测及判断预后。

缺氧缺血，脑；半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3；神经元特异性烯醇化酶

10.3969/j.issn.1007-3205.2016.09.019

[Abstract]ObjectiveTo dynamically observe caspase-3 and neuron specific enolase(NSE) of the neonate with the different stage of hypoxic ischemic encephalopathy and to explore the related significance. MethodsSixty-seven of children with hypoxic ischemic encephalopathy were randomly selected, in which mild, moderate and severe group were 23,23,21 respectively. Twenty neonates of full term normal were as control group. All the neonates in 1 day, 3 days, 7 days after their birth were taken blood to detect the serum levels of caspase-3 and NSE. ResultsCaspase-3 levels in each group showed a trend of increase in first days, third days and seventh days, but the amount of the increase and decrease in the control group was very small, while the change range was very big in the mild HIE group, moderate HIE group and severe HIE group, and the heavier the condition the greater the fluctuation. The level of NSE in the control group and the mild HIE group showed a trend of first increasing and then decreasing. But the NSE level of moderate HIE group and severe HIE group showed a gradual downward trend. There is significant difference between the groups ,the time points and their interaction(P<0.01). ConclusionBoth caspase-3 and NSE were involved in the pathophysiological process of HIE, the levels of caspase-3 and NSE were closely related to the severity and the course of HIE progression. The more severity of the HIE, the higher level of the two indicators. Dynamic monitoring of the caspase-3 and NSE will help the early diagnosis, disease monitoring and prognosis of the neonate HIE.

新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic ischemic encephalopathy, HIE)是指由于围生期窒息、缺氧所导致的脑缺氧缺血性损害。HIE 的发生可能与母体及胎儿多因素有关[1]，围产期缺氧是引起新生儿脑瘫和脑损害的重要因素，其引起脑瘫的发病率高达0.2%,并且会伴随着整个生命过程，因此新生儿缺血缺氧性脑病应该引起重视。迄今为止，其诊断主要依靠病史、临床表现和影像学检查，有一定的局限性，不利于动态监测病情变化、提供及时治疗及判断预后，故选择特异度和灵敏度高的指标判断疾病的严重程度及指导临床治疗对新生儿HIE至关重要。半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(caspase-3)是参与细胞凋亡的重要因子，神经元特异性烯醇化酶(neuron specific enolase，NSE)是存在于神经细胞和神经内分泌细胞的一种蛋白标志。本研究动态监测HIE患儿血清caspase-3和NSE水平，探讨caspase-3和NSE在预测HIE患儿脑损伤程度和预后中的临床意义。

1　资料与方法

1.1一般资料选取2008年6月—2009年12月我院新生儿科收治的HIE患儿67例。根据病情分为：轻度HIE组 23例，男性16例，女性7例，胎龄34～42周，平均(37.9±3.5)周，体质量(3.42±0.56) kg；中度HIE组23例，男性10例，女性13例，胎龄35～41周，平均(38.2±2.6)周，体质量(3.33±0.76) kg；重度HIE组21例，男性8例，女性11例，胎龄35～40周，平均(37.4±2.3)周，体质量(3.50±0.51) kg。均符合中华医学会儿科学会新生儿学组于2004年11月在长沙修订的新生儿HIE的诊断依据和临床分度[2]。另选取我院同期分娩的正常足月新生儿20例为对照组，男性12例，女性8例，胎龄37～41周，平均(38.9±1.3)周，体质量(3.15±0.37) kg，均无窒息、感染、出血及神经系统疾病等病史。各组新生儿性别、胎龄、出生体质量差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2方法入院后HIE组分别在出生后1 d、3 d(急性期)和7 d(恢复期)，股静脉穿刺采血5 mL，其中3 mL加入无热源和内毒素的试管内，2 mL加入普通分离胶真空采血管，室温下放置1 h， 3 000 r/min离心15 min。随即分离血清，分装于不同的带盖离心管内，-70 ℃保存备用。对照组分别在生后1 d、3 d、7 d采集股静脉血，处理方法同前。caspase-3和NSE均采用酶联免疫吸附测定法检测，caspase-3试剂盒由美国Adlitteram Diagnostic Laboratories Inc提供，NSE试剂盒由北京北方生物技术研究所提供。

2　结　　果

各组caspase-3水平在第1天、第3天和第7天均呈先升高后降低的趋势，但对照组升高和降低的幅度很小，而轻度HIE组、中度HIE组和重度HIE组升高和降低的幅度较大，病情越重波动越大；对照组和轻度HIE组NSE水平呈先升高后降低的趋势，但中度HIE组和重度HIE组NSE水平呈逐渐下降趋势；4组caspase-3 和NSE水平组间、时点间、组间·时间点交互作用差异均有统计学意义(P<0.01)。见表1。

表14组血清caspase-3和NSE水平比较

组别 例数Caspase-3第1天第3天第7天NSE第1天第3天第7天对照组 202.84±0.522.98±0.532.87±0.529.05±1.019.18±0.939.04±0.82轻度HIE组233.13±0.313.63±0.403.26±0.4511.75±3.6814.58±4.629.28±1.79中度HIE组235.79±0.647.36±1.573.79±0.6120.72±4.5516.98±6.0112.13±3.42重度HIE组216.86±1.029.54±1.435.25±0.7128.03±7.1222.35±5.4114.73±5.32组间 F=68.03 P=0.000F=23.656 P=0.000时点间 F=115.09 P=0.000F=122.341 P=0.000组间·时点间F=6.562 P=0.005F=8.951 P=0.004

3　讨　　论

新生儿HIE是指新生儿围产期窒息和缺氧造成的脑部缺血缺氧性损伤，主要引起神经元和脑白质损伤，影响新生儿大脑发育，其发生率达0.13%，其中15%～20%的HIE患儿会在出生后死亡，还有25%的HIE患儿将发展成为严重的、永久性的神经系统损伤[3]。另外，新生儿缺血缺氧还可以引起心肌的损伤，有研究表明HIE病情越重，心肌损害越严重[4]。HIE的发病过程十分复杂，是包括脑血流动力学变化、脑细胞能量代谢衰竭、迟发性神经元死亡、兴奋性氨基酸的神经毒性作用、再灌注损伤及氧自由基作用等诸多因素参与的病理生理过程。目前有关HIE脑损伤的发病机制尚未完全明了。已有动物实验表明，脑缺氧缺血后的细胞死亡可经历2个阶段：第一个阶段为缺氧缺血期间，急性能量衰竭导致神经元与胶质细胞的变性、坏死；第二个阶段为再灌注后迟发性神经元死亡。目前认为再灌注损伤在脑缺氧缺血损伤中起着更为重要的作用。新生儿HIE主要是通过细胞毒性、炎症、氧化应激等引起脑细胞死亡，通常损伤发生在未成熟的大脑，可引起新生儿智力低下、发育迟缓，脑瘫等严重疾病[5-6]。目前，对HIE发病机制的研究表明再灌注损伤在脑缺氧缺血损伤中起着重要的作用。再灌注之后，机体继发一系列的代谢连锁反应，释放多种细胞因子参与其中[7-8]。同时，脑缺血时神经元细胞膜完整性破坏，细胞内大量蛋白质迅速进入细胞间隙，一些特殊蛋白的浓度也会有所变化[9-10]。

研究表明，一些生物分子参与了HIE的病理过程，如与细胞凋亡有关的caspase家族分子，caspase家族是其活性中心富含半胱氨酸的半胱氨酸蛋白酶家族，对底物天门冬氨酸有特异水解作用，与线虫促凋亡基因编码的CED-3蛋白具有高度同源性。该家族受到一定的信号刺激后通过蛋白酶级联反应顺序激活，在细胞凋亡过程中起关键作用。迄今已发现该家族至少存在14个成员，其中caspase-3作为caspase级联反应中最关键的效应酶，处于蛋白酶级联反应的核心位置，被称为死亡蛋白。它不仅是细胞凋亡蛋白酶级联反应的必经之路，也是凋亡的关键酶和执行者[11]。其具体作用有灭活细胞的Bcl-2和裂解细胞的蛋白质结构[12]。大部分脑损伤的表现形式为凋亡，脑缺氧缺血后caspase-3导致神经细胞凋亡，并参与缺氧缺血性神经元损伤的病理过程，故caspase-3在缺氧缺血性神经元死亡中发挥着重要作用。本研究结果显示，caspase-3不仅与HIE病情密切相关，而且caspase-3水平随着HIE病程变化而改变。说明HIE病情较重时，引起较多细胞发生凋亡，作为“死亡蛋白”触发凋亡执行阶段的caspase-3因子被更多的激活，导致更多神经细胞凋亡的发生。轻、中、重度组HIE患儿血清caspase-3水平在急性期均比1 d时高，恢复期HIE患儿血清caspase-3水平均较同组别急性期有所下降。因此，caspase-3与HIE病情密切相关，并伴随病情发展而发生变化，可能为临床HIE脑损伤的重要原因。动态观测HIE患儿血清caspase-3的水平变化，有助于临床监测HIE病情，有利于治疗并判断预后。

以往临床上多采用脑电图等方法评估神经系统损伤情况，但这些方法受干扰因素较多，可行性相对较差。而NSE是目前唯一能特异性反映神经元损伤的生化标志物[13]。NSE是糖酵解途径的关键酶，是神经元和神经内分泌细胞所特有的一种酸性蛋白酶, 高浓度存在于神经细胞和神经内分泌细胞以及这些细胞所引发的肿瘤细胞中。朱涛等[14]研究表明NSE在小细胞肺癌中可持续阳性，对小细胞肺癌的诊断和治疗有重要临床意义。HIE新生儿发生缺氧缺血性损伤时，神经细胞和神经内分泌细胞膜的完整性破坏，血脑屏障损伤，NSE便从细胞内释放出来，进入血液和脑脊液，故检测血清中NSE的变化可反映脑组织损伤情况。临床和动物实验研究表明，大脑受损伤时神经细胞受到破坏，大量的NSE释放到血液和脑脊液中。因此，早期检测血清和脑脊液NSE水平可以提示神经系统早期损伤。有关手足口病患儿的研究表明，血清NSE水平的增高可反映神经系统的受损情况，且随着病情的好转，血清NSE水平逐渐降低，有助于判断预后[15]。当癫痫、缺氧窒息等机体缺血缺氧状态发生时，可继发性引起神经组织损伤，从而引起NSE水平升高[16]。在急性乌头碱中毒造成的脑损伤时，NSE水平急剧升高[17]。本研究结果显示，新生儿HIE各组NSE水平均高于对照组，并且随着病情加重，重度组高于中度组和轻度组，中度组高于轻度组，差异均有统计学意义(P<0.05)。说明NSE与HIE病情轻重有关，病情越重血清NSE水平越高。可能是中、重度HIE时除了有原发性脑损伤外，还有由于脑组织严重缺血缺氧造成的神经细胞缺氧，在严重缺氧情况下，神经细胞损伤释放大量NSE,脑组织以糖酵解获得能量，释放出大量乳酸，引起酸中毒，进而形成继发性的脑损伤。本研究结果还表明，轻度HIE组在出生后第3天血清NSE水平高于第1天血清NSE水平，而恢复期即第7天血清NSE水平与第3天相比有所下降，差异有统计学意义；而中度HIE组和重度HIE组在出生后第1天、第3天和第7天血清NSE水平呈逐渐下降趋势，说明NSE在疾病早期明显升高，但随着治疗的有效进行，NSE呈现明显下降趋势。因此，NSE在评估HIE治疗效果方面较有价值。

综上所述，动态监测HIE患儿血清caspase-3和NSE水平，不仅可以了解HIE患儿脑损伤程度，还可以评估HIE患儿治疗情况，判断HIE患儿预后，有重要的临床意义。

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(本文编辑：许卓文)

The value of dynamic monitoring on caspase-3 and NSE in the diagnosis and treatment of neonatal hypoxic ischemic encephalopathy

GUO Ying-hui, LI Mei*, LIU Xin-guang， YAN Hong

(Department of Laboratory Children′s Hospital of Hebei province, Shijiazhuang 050031, China)

hypoxia-ischemia, brain；caspase 3； neuron specific enolase

2016-08-19；

2016-09-11

河北省医学科学研究重点课题(20110232)

郭映辉(1974-)，女，河北邢台人，河北省儿童医院

。E-mail:limeijulu@163.com

R743.1

A

1007-3205(2016)09-1069-04

副主任技师，医学硕士，从事临床检验学研究。